•  Proteinederivadalgrecopròteios,“principale,primario”asottolineare il ruolo fondamentale e imprescindibile diquestemolecolenellacostituzionedell’essereumano!

Proteine

•  Le proteine sono, dopo l’acqua, il secondo componentedel corpo umano dal momento che ne costituiscono il15-16%.

•  Esse innanzitutto entrano nella composizione dei vari

tessutimaesplicanovariefunzionifondamentali.•  Il nostro organismo costituisce le proprie proteine

utilizzando quelle di origine animale e vegetale presentineglialimenti.

Proteine

•  I capelli e la pelle sono costituiti soprattutto da proteine.Idemperimuscoli,l’emoglobinachetrasportaossigenonelsangue e la moltitudine di enzimi che serve alfunzionamentodelnostroorganismo.

•  Il corpo ospita almeno 10.000 proteine diverse. Tutte

assime compongono circa il 15-16% del nostro pesocorporeo.

•  A livello molecolare le proteine sono lunghe, intricate

catene composta da una ventina di mattoni chiamatiamminoacidi. Dal momento che il corpo ne producecostantemente di nuove e non ha una riserva diamminoacidi, abbiamo bisogno di una fornitura diproteinepressochèquotidiana.

Proteine

•  Alcuneproteine che si trovanonel cibo sono completeonobili. Questo significa che contengono la ventina diamminoacidinecessaripersintetizzarenuoveproteine.

•  Altre sono incomplete, mancano di uno o piùamminoacidi.

•  Sonoquelli che non possiamoprodurre o sintetizzare daaltriamminoacidi.

•  Le carni, il pesce, le uova, i latticini tendono ad esserebuone fonti di proteine complete mentre le proteinevegetalisonospessoincomplete.

Proteine

Daricordare!

•  Le proteine sono macromolecole che si trovano in tutti icompartimenticellulariedintuttelecelluleviventi.

•  Leproteinehannounavarietàsorprendentedistruttureed

inunasolacellulapossonoessercicentinaiaditipidiversidiproteine.

•  Le diverse strutture assolvono a diversi ruoli biologici e

pertanto le proteine sono gli strumenti molecolariattraversoiqualisiesprimel’informazionegenetica.

•  Tutte le proteine sia di origine animale che vegetale sono

costruitedallastessaseriedi20aminoacidilegatitraloroinsequenze specifiche e caratteristiche per ogni tipo diproteina.

Lastrutturadelleproteine

•  I20aminoacidicomuni

•  I20aminoacidicomuni

•  L'acidoglutammicoèunodegliamminoacidipiùabbondantiinnaturaelosipuòtrovare,libero,inmoltialimentiqualilatte,pomodori,funghi,einalcunealgheutilizzatedallacucinagiapponese.

•  E’unamminoacidonon-essenziale,cioèilnostrocorpopuòprodurloautonomamente.

•  Costituisceil11-22%degliamminoacidinelleproteineanimaliefinoal40%inquellevegetali.

•  Leproteinenonhannogeneralmentesapore,mailoroamminoacidicostituentisì,edegradandoleproteinenegustiamoilsapore.Questadegradazione,ancheparziale,puòavveniredurantelacotturadeicibi,oppureperviaenzimatica,adesempiopermezzodellanostrasaliva.

•  Il glutammato e l’acido glutammico stimolano il saporeumami (sapido, definizione data dal chimico giapponeseKikunaeIkedanel1908).

•  Ilpomodoroèunodeivegetaliapiùaltaconcentrazionedi

acido glutammico libero, concentrazione che aumentamoltoconlamaturazioneelacottura.

•  Ilparmigianonecontienenecontiene1.2grammiogni100grammi. I cibi stagionati sono generalmente più ricchi diglutammato, perché con la stagionatura le proteine sidegradano,liberandoacidoglutammicolibero.

•  La salsa di soia è ricchissima di glutammato, e non ci

stupiscevistocheprovienedallafermentazionedellasoiaedelgranoequindidalladegradazionedellesueproteine.

•  L'acidoglutammico,dalpuntodivistaevoluzionisticorappresentaun"avviso"persegnalarecheuncertociboerariccodiproteineequindievoluzionisticamentevantaggioso.

•  Illatte(anchematerno)contieneglutammatoadesempio.

•  La"frollatura"diunanimaleadesempioproduceamminoacidiliberi,tracuil'acidoglutammico.

•  Icinquesaporifondamentali(umami,dolce,salato,amaroeaspro)hannounaorigineevoluzionistica.Apprezziamoinmodoinnatoilsalato,ildolcee,dallattematernol'umami,mentrecisitienelontanodall'asproedall'amarocheinnaturaspessosonoindiceditossicità.

Gln:GlutamminaGlu:AcidoglutammicoAsp:Acidoaspartico

Theconcentrationoffreeglutamicacidishigherintomatocomparedwithmanyvegetablesanditincreasesinripenedandcookedtomatoes.Theratioofglutamatetoaspartatehasbeenshowntohaveaneffectonthetasteofripeningtomatoes.Inarecentreview,NinomiyacitesaJapanesepatentbyOkumurain1968inwhichtheratioandthecoexistenceofbothaminoacidswerethemostimportantfactorsinreproducingtomatotaste.Thetasteofsyntheticextracts,withoutaddedglutamate,wassimilartothatofgreentomatoorcitrus.

J.Agric.FoodChem.2007,55,5776-5780

Maattenzione!•  Tutteleproteineingenereacidificanol’organismomaleproteine

animalisonopiùricchediaminoacidisolforati,metioninaecisteina,piùacidificanti…

•  Leprimericerchesollevaronoilproblemateoricocheconsumaremolteproteinepotesseesserenocivoperleossa.

•  Ladigestionedelleproteinerilasciaacidinelsangue.Alivellinormalidiapportoproteico,ilcalcioealtriagentidelsangueneutralizzanoquestiacidi.Tuttavia,seladietaèriccadiproteineservepiùcalcioperneutralizzarli.

•  Alcuniespertiespresseropreoccupazionechequestocalciopotesseesseresottrattoalleossa.Secondounarevisionesistematicasu61studinonsembrachequestoaccada.

Proteineanimalievegetali•  Le proteine pure derivate dalla carne probabilmente

hanno più o meno lo stesso effetto sulla salute delleproteinederivatedailegumiodallafruttasecca.

•  E’ il pacchetto proteico, quello che ci arriva insieme alleproteine , comegrassi salutarionocivi, fibrebeneficheosalenascostoafareunadifferenzasostanziale.

•  Ilvalorebiologicoèunparametrodivalutazionedeglialimentiinbaseallaqualitàdelleproteinecontenuteinessi.Essodipendedallacomposizioneinamminoacididiunalimentoedallasuadigeribilità,edèdefinitocomeilrapportotral'azoto(N)trattenutoel'azotoassorbito.

•  Ilvalorebiologicodiunaproteinadipendedallasuacomposizioneinamminoacidi:infattiunaproteinaèutilizzatamegliotantopiùlasuacomposizioneamminoacidicasiavvicinaaquelladellaproteinadasintetizzaredapartedell'organismoanimale.

•  Leproteineanimalihannounacomposizioneamminoacidicamoltopiùvicinaaquelladelcorpoanimale(equindiancheumano)diquantononabbianoleproteinevegetali.

•  Lacarenzadiunsoloamminoacidorispettoallaquantitàrichiesta(amminoacidolimitante)èresponsabiledelbassovalorebiologicodiunaproteinaalimentare,valorechepuòquindiesseremiglioratointegrandoconl'amminoacidomancante.

•  Ingeneraleilvalorebiologicoèaltonelleproteineanimali(ivaloripiùaltisonoquellidell'uovoedellattecrudo),minoreinquellebattericheebassoinquellevegetali,anchesesipossonoottenereproteinedialtovalorebiologicocombinandoinsiemecerealielegumi).

Ilvalorebiologicodelleproteine

Ilvalorebiologicodelleproteine

•  Undipeptide

Quattrolivellidiorganizzazionedellemolecoleproteiche:

•  Lastrutturaprimariaèlasequenzalinearediaminoacididellacatenapolipeptidica

•  Lastrutturasecondariasicreagrazieailegamiidrogenofraaminoacidivicini

•  Lastrutturaterziariacorrispondeallaforma3-Ddellaproteina.Ilegamiidrogeno,ilegamiionici,leinterazioniidrofobicheeipontidisolfurocontribuisconoallastruttruaterziaria

•  Lastrutturaquaternariaèdeterminatadall’associazionedidueopiùcatenepolipeptidiche

•  Strutturaprimariadiunpolipeptide

•  Strutturasecondaria

•  Strutturaterziaria

•  Strutturaquaternaria

Strutturaprimaria

Strutturaquaternaria

Denaturazione

Coagulazione

Es.l'albumina(strutturaquaternaria)dell'uovoriscaldataa60-70°C

gradualmenteflocculaeformauncoagulofibroso.

•  Nontutteleproteinesonoglobulari.Venesonoalcunemoltoabbondantineimuscolicheassomiglianoadeifilievengonoperciòdette“fibrose”.

•  Iltropocollagene,peresempio,èlaproteinachetieneinsiemeifascimuscolari.

•  E’presentenelleossa,neitendini,nellecartilaginieneitessuticonnettivi.E’unaproteinafibrosa,quindigliamminoacidichelacompongonoformanounlungofilo.

•  Oltrealtropocollageneneimuscolitroviamograndiquantitàdialtredueproteine:lamiosinacherappresentail50%delleproteinetotaliel’actinachenecostituisceil20%.

•  Ilcoloredellamioglobinaèilporpora,unrossoscuroconsfumatureviolacee.Quandolegal’ossigeno,ilcoloredellacarnediventadiunrossobrillante.

•  Lacotturaprovocaladenaturazionedellamioglobinaelacarnediventagrigia.

NB•  Ilferrolibero

contenutoneivegetalièassorbibileinminimaparte(1%)contrariarmentealferrolegatoallamioglobinaassorbibileal20%!

•  Le proteine oltre a costituire gran parte dei tessuti corporeiesplicano funzioni indispensabili per il normale funzionamentodell’organismo:

•  Entrano in strutture enzimatiche e ormonali concorrendo allaregolazionedeivariprocessimetabolici.

•  Intervengono nella coagulazione del sangue in quanto alcunifattoricheconcorronoataleprocessosonodinaturaproteica.

•  Proteggonol’organismodainfezioni:infattiglianticorpisonodinaturaproteicaeparecheunadietapoveradiproteineaumentila possibilità di contrarre infezioni poichè l’organismo nonproduceunaquantitàsufficientidianticorpi.

•  Neutralizzanosostanzetossicheentrandonellacomposizionedisistemienzimaticidetossificanti.

•  Sonofondamentaliperiltrasportodimolecoleneifluidiorganicieattraversolemembranebiologiche.

Aspettibiologico-nutrizionali

•  Leproteinealimentarigarantisconoall’organismol’apportonecessariodiamminoacidi.Dalpuntodivistanutritivosonoparticolarmente importanti le masse muscolari, presentinellacarnienelpescechecontengonocircail40%diactinaemiosinaeleproteinepresentinellatte,neicerealienegliorganismianimali.

•  Le proteine una volta ingerite sono idrolizzate conl’intervento di enzimi proteolitici che consentono laliberazione di di- e tripeptidi e soprattutto amminoacidiliberichevengonocosìassorbiti.

•  La digestione inizia nello stomaco ad opera della pepsina,prosegue nel duodeno per azione delle peptidasipancreatiche e si conclude grazie all’azione diaminopeptidasi contenute nei microvilli della membranadeglienterociti.

Aspettibiologico-nutrizionali

•  Nel neonato, a differenza dell’adulto, si può averel’assorbimentodiinteremolecoleproteiche,adesempioglianticorpicontenutinel lattematerno,chesonomantenutiintegriequindiassorbitigrazieallageneraleimmaturitàdeltratto gastrointestinale (minore attività enzimatica,maggiorepermeabilitàdellamucosaintestinale).

•  Questa capacità di assorbire intere proteine può avererisvoltinegativiperchèpuòportarealla sensibilizzazioneequindi alla comparsa di allergia alle proteine del lattevaccino.

Aspettibiologico-nutrizionali

•  Gli amminoacidi, una volta giunti nel fegato, in partevengonoutilizzaticometalieinpartevengonotrasformatiinaltresostanze.

•  Adesempio, attraverso la decarbossilazione, si produconoammine come la serotonina, la dopamina ecc. che hannoimportantiruolifisiologici.

•  Alcuni aminoacidi sono inoltre i precursori dei nucleotidi:

essi infatti forniscono l’azoto e il carbonio per la sintesidellebasipurinicheepirimidinichedegliacidinucleici.

Aspettibiologico-nutrizionali

•  Le proteine alimentari forniscono tutti gli amminoacidinecessari all’organismo umano e in particolare quelli chel’organismononèingradodisintetizzareconisuoiprocessimetabolicisonochiamatiamminoacidiessenziali.

•  Nel1985uncomitatomistoFAO/OMS/ONUhapropostolecombinazioni tipodi amminoacidi essenziali per lediversefasce d’età. Negli anni successivi queste stesseorganizzazionihannocorrettoquestecombinazioni,grazieanuovidatisperimentalidisponibili.

Amminoacidiessenziali

•  Le proteine dei legumi, fatta eccezione per la soia, sonoincomplete: sono povere in alcuni aminoacidi solforati, inparticolarelametioninaelacisteinadicuiperòsonoricchiicerealiintegrali.

•  Per questo nelle diete tradizionali dei popoli troviamo

semprepietanzeincuiilegumisonoabbinatiaicerealichea loro volta sonopoveri di lisina, un aminoacidopresenteinveceneilegumi.

Amminoacidiessenzialiedietetradizionali

Combinazioneottimalediamminoacidiessenzialiadiverseetà(mg/gdiproteina)

•  La necessità di disporre di quantità sempre maggiori diproteine è una questione sempre all’ordine del giorno inquanto i problemi alimentari sono ben lungi dall’essererisolti.

•  Ladifficoltàdigarantireatuttiproteinediorigineanimale

haportatoadintensificarelacoltivazionedellasoia.•  Sitrattadiunlegumericcononsolodellafrazioneproteica

vegetaledibuonaqualitàmaanchediunabuonafrazionelipidica.

Fontialimentaridiproteine

•  Lasoiaèstraordinariamentericcodiproteine.

•  Il processo di fermentazione riduce la complessa proteinadella soia in aminoacidi facilmente digeribili donandocialcuni tradizionali cibi fermentati come la salsadi soiae ilmiso.

•  E’ noto che la proteolisi che si verifica nel corso dellafermentazione dei cibi contribuisce alla predigestione dimolte proteine che quando arrivano integre nell’intestinosono capaci di stimolare reazioni immunitarie in soggettisensibili. Ciò spiega anche perchè questi prodotti risultinomolto più digeribili della materia prima di cui sonocomposti.

Fontialimentaridiproteine

Fontialimentaridiproteine:lacarne

•  Negli ultimi anni, i risultati dei grandi studi prospettici cheseguononeltempocentinaiadimigliaiadipersoneinizialmentesane che hanno compilato dettagliati questionari alimentarihanno chiarito che è soprattutto l’eccesso di proteine, tipicodelladietadeipaesiricchi,chefaingrassare.

•  Mangiamocircaildoppiodelleproteinedicuiabbiamobisogno:inmedia inEuropae inNordAmerica il16%dellecalorietotalirispettoall’8%raccomandatodall’OrganizzazioneMondialedellaSanità.

•  Nelledieteinlargamisuravegetarianaebasatesulriso,tipichedei Paesi asiatici, circa il 12% delle calore complessive derivadalleproteine.

Consumodiproteine

•  Unapersonasanadimediacorporaturadi70kgnondovrebbeconsumarepiùdi60-70gdiproteinealgiorno.

•  Nelladietadell’italianomediolaquantitàdiproteineassuntesiaggiraattoroai100-120galgiorno.

ConsumodiproteineinItalia

•  Il fabbisogno medio quotidiano degli adulti, secondo le lineeguida pubblicate dall’Autorità europea per la sicurezzaalimentare (EFSA) per soddisfare le necessità dell’organismo enonrappresentareunrischioperlasaluteèdi:

•  0.83grammidiproteineperchilodipesocorporeopergiorno.

•  Unuomodi75chiliavrebbelanecessitàdi62.2grammi(0.83x75).

•  Frai6mesiel’annodivitailbambinohabisognodi1.1grammiper ogni chilo di peso, un fabbisogno più elevato che ègiustificato dall’enorme lavoro richiesto dalla crescita fisica ementale.

Fabbisognodiproteine

Demolizioneproteine

•  Leproteinevengonodemolitepertremotivi:perchèhannoesauritoilloro ciclo vitale o sono danneggiate; perchè sono state assunte ineccesso;perchèservonodacombustibilequandolescortediglicogenosonoesauritedaun’attivitàfisicaimpegnativa.

•  Dallademolizionedelleproteinesiricavalastessaquantitàdienergia

chesiottienedaquelladeicarboidrati,ovvero4kcalpergrammo.•  Nel calcolare l’apporto energetico delle proteine bisogna anche

considerare che il corpo “brucia” il 30 per cento dell’energia chefornisconomentrenelmetabolizzareicarboidratiusa“solo”il10percentodell’energiacheessiapportano.

•  Unadifferenzachesottolineaduepeculiaritàdelleproteine:quelladi

aumentare il nostro consumo energetico e quella di richiedere alcorpounlavoropiùintensorispettoaicarboidrati.

Demolizioneproteine

•  L’uomoèingradodideaminareunaminoacido(cioètoglierglilaparteconl’azoto)riportandoloadessereuncarboidrato.

•  Quest’ultimopuòentrarenelciclodiKrebsefornirecalorie(4kcalpergrammo).

•  Le proteine alimentari possono in caso di necessità essere utilizzatenonsolocomefontediaminoacidiperlasintesidinuoveproteinemaanchecomescortadienergia.

•  Ilprezzodapagareinquestousodelleproteinecomefontedienergiaè nella ridotta sintesi di proteine e nella perdita di funzione dei variorgani,inparticolaredelmuscolo.

•  Ma un prezzo anche maggiore rischia di essere pagato nellosmaltimentodellaporzioneazotatadegliaminoacidichenonsolononèutileperl’organismomapuòdanneggiarloseriamente.

•  Infatti, a livello del fegato, la porzione azotata viene inglobatanell’urea,unasostanzachepassanelsangueepoivieneeliminataconleurine.

Demolizioneproteine

•  Uneccessivoconsumodiproteinepuòmettereincrisiquestosistemae creare danni al fegato, al rene e quindi a tutto l’organismo. Inparticolare, è il rene che può risentire maggiormente dell’eccessivoconsumodiproteine.

•  Grammidiproteineperporzionestandarddialimento

Fabbisognodiproteine

Fontialimentaridiproteine

•  I cibi di origine animale rappresentano la fonte maggiore diproteine.

•  Infatti, ilverociboanimaleèrappresentatodaimuscoli,comeènotocostituitidastruttureproteiche.

•  Anchealtriorganisonocommestibili:fegato,rene,cuore,ecc.•  In questi però la componente proteica è minore essendo

prevalente la componente cellulare e fibrosa non sembrefacilmentedigeribile.

Fontialimentaridiproteine

Caloriedienergiafossileperprodurreunacaloriadiproteine:•  57calorieperprodurreunacaloriadiproteinediagnello•  40calorieperprodurreunacaloriadiproteinedimanzo•  14calorieperprodurreunacaloriadiproteinedilatte•  2calorieperprodurreunacaloriadiproteinedimaisIl costo è imputabile all’energia impiegata per l’irrigazione dellecoltureel’abbeveraggiodeglianimali,pergenerareedistribuiresulterrenoifertilizzanti,periltrasporto,ilmacello,laconservazioneeladistribuzionedellecarni.

Costoenergeticodelleproteine

•  LasequenzadellebasineifilamentidelDNAèdeterminanteperlacostituzionedell’informazionegenetica.

•  Trebasiinsuccessione(una“tripletta”dibasi)sonoresponsabiliper la formazione di una unità costitutiva di una proteina, uncosiddettoamminoacido.

•  Lecellulepossonoleggerequesto“codicecifrato”delDNAcomeun progetto di costruzione e impiegarlo per realizzareamminoacidi,daiqualiallafinederivatuttoilnostroorganismo.

•  Il DNA si trova nel nucleo delle cellule mentre le fabbriche diproteine, i ribosomi sonoall’esternodelnucleo,nel citoplasmadellacellula.

DallatrascrizionedelDNAsiformanoleproteine

TrascrizionedellasuccessionedibasinelDNAetraduzionenellacorrispondenteproteinanelribosoma